Ранната Вселена беше банани

Как наподобява новородената вселена?

За най-дълго време доста астрофизици и космолозите са предположили, че новородените галактики ще наподобяват като кълба и паякообразни дискове, познати в актуалната галактика.

Но съгласно разбор на нови изображения от галактическия телескоп Джеймс Уеб, дребните галактики не бяха нито яйца, нито дискове. Бяха банани. Или кисели краставички, или пури, или дъски за сърф – изберете своя лична метафора. Това е условното умозаключение на екип от астрономи, които преразгледаха изображения на към 4000 новородени галактики, следени от Уеб в зората на времето.

„ Това е по едно и също време изненадващо и непредвиден резултат, макар че към този момент имаше подмятания за това с Хъбъл “, сподели Вирадж Пандя, постдокторант в Колумбийския университет, имайки поради галактическия телескоп Хъбъл. Той е водещ създател на публикация, която скоро ще бъде оповестена в Astrophysical Journal под провокативното заглавие „ Galaxies Going Bananas “. Д-р Пандя би трябвало да изнесе отчет за работата си в сряда на среща на Американското астрономическо общество в Ню Орлиънс.

Ако резултатът е годен, астрономите споделят, че може надълбоко да промени тяхното схващане за това по какъв начин галактиките се появяват и порастват. Може също по този начин да предложи прозрение в мистериозната природа на тъмната материя, незнайна и невидима форма на материя, която съгласно астрономите съставлява съществена част от Вселената и превъзхожда атомната материя 5 към 1. Тъмната материя гълтам галактиките и обезпечава гравитационните разсадници, в които пораждат нови галактики.

В имейл Алън Дреслър от обсерваториите Карнеги, който не е взел участие в работата на доктор Пандия, характеризира резултата като „ значим – в действителност мисля, че е значим – извънредно значим, в случай че е правилен. “

„ Запазвам прочут песимизъм по отношение на този резултат, като се има поради какъв брой мъчно е да се направи сходно премерване “, добави той. „ Особено за галактики, които са надалеч, дребни и не доста ярки (говоря за галактиките). “

Dr. Екипът на Pandya проучва изображенията на галактики в част от небето, по-малка от цялостна луна, известна като Extended Groth Strip, която е изследвана от доста други телескопи, в това число телескопа Hubble. Изображенията са получени посредством интернационално съдействие, наречено изследване на Cosmic Evolution Early Release Science или CEERS.

Екипът възнамерява да разшири своите наблюдения към други добре проучени области на космосът. „ Това ще ни разреши да идентифицираме галактики с разнообразни 3-D форми по цялото небе “ и ще улесни по този начин нужните спектроскопични следващи наблюдения, написа доктор Пандя в имейл.

Галактики са градове-държави на космоса. Във забележимата галактика има почти два трилиона от тях, всяка от които съдържа до трилион звезди. Но забележимата галактика е единствено част от това, което е там. По-голямата част от материята в космоса наподобява е под формата на тъмна материя; каквато и да е тъмната материя, тя съставлява невидимите кости на Вселената, които виждаме.

Астрономите в този момент считат, че галактиките са били засадени от инцидентни съмнения в плътността на материята и силата по време на Голям гърмеж. Докато пространството се разширяваше, по-плътните области изоставаха и тъмната материя се събираше, издърпвайки естествената материя със себе си. Този материал в последна сметка се събра назад и светна като звезди и галактики или изчезна в черни дупки. Телескопът Webb е планиран да изследва тази формираща и мистериозна ера; с гигантско огледало и инфрачервени датчици, той може да види най-отдалечените и затова най-ранните галактики.

Dr. Pandya и неговите сътрудници изследваха триизмерните форми на галактиките посредством статистически разбор на техните двуизмерни проекции върху небето. Ако тези ранни галактики бяха топки или дискове, случайно насочени в пространството, те трябваше понякога да показват цялостните си лица, изглеждащи кръгли и кръгли, на телескопите.

Но астрономите не виждат доста от това. Вместо това те виждат доста пури и банани.

„ Те непрекъснато наподобяват доста линейни “, сподели доктор Пандя, „ като някои галактики демонстрират голям брой ярки купчини, подредени като перли върху огърлица. ”

Такива продълговати галактики са необичайност през днешния ден, само че те съставляват до 80 % от галактиките в извадката CEERS, която доближава до към 500 милиона години след Големия гърмеж.

„ Техните маси са такива, че биха били прародителите на галактики като Млечния път “, сподели доктор Пандя, „ което значи, че нашата лична вселена може да са минали през сходна морфологична фаза на пура/сърф в предишното. “

В актуалната галактика галактиките наподобява се срещат в две съществени форми: кръгли облаци без черти, наречени елиптични, и плоски, паяжини дискове като нашия дом в Млечния път.

Очевидно най-ранните новородени не са почнали по този начин. Причината, подозират астрономите, е обвързвана със свойствата на тъмната материя, само че тъкмо кои или по какъв начин не е ясно.

Водещата доктрина твърди, че тъмната материя се състои от облаци екзотични субатомни частици, останали от Големия гърмеж. Обикновената материя, привлечена от гравитацията в тези облаци, ще кондензира и ще светне в звезди и галактики, съгласно компютърни симулации.

В известен вид, наименуван студена тъмна материя, тези остатъчните частици биха били тежки и мудни спрямо протоните, неутроните и другите, по-познати жители на квантовия атомен свят. Според компютърни симулации студената тъмна материя ще се сгъсти елементарно, с цел да образува широкомащабните модели, които астрономите виждат в небето.

Идентифицирането на тези мудни, тежки частици би раздрусало света физика на обикновените частици и космология. Но до момента опити в лаборатории като Големия адронен колайдер в CERN не са съумели да открият или произведат частици студена тъмна материя. Напоследък ползата се измести към други препоръчани форми на тъмна материя, в това число цяла изложба — „ мрачен бранш “ — от „ тъмни “ частици, взаимодействащи една с друга невидимо посредством „ тъмни “ сили.

В тази примес са аксиони, които на доктрина са извънредно леки и работят повече като талази, в сравнение с като частици — „ размита тъмна материя “ или „ вълнообразна тъмна материя “ на национален език. При компютърни симулации на образуването на вселена, такива талази могат да се намесват една в друга, създавайки възли нишковидни структури вместо кръглите форми, планувани от студената тъмна материя.

„ Да, тъмнината Връзката на материята е дразнеща “, сподели доктор Пандя, добавяйки, че дяволът е в бъркотията на „ гастрофизиката “, която разказва по какъв начин турбуленцията, горещият газ и магнитните полета си взаимодействат, с цел да осветяват звезди и галактики.

Джеремия Острикър, почетен професор по астрофизика в Принстън, който в този момент е обвързван с Колумбийския университет, през последните години насочи вниманието си към размитата тъмна материя. През 1973 година доктор Острайкър замисля концепцията за тъмната материя със своя сътрудник от Принстън Джеймс Пийбълс.

Той и други показаха, че размитата тъмна материя ще остави своя личен автограф върху размерите и формите на детските галактики. Поради присъщата си вълнообразност, аксионите няма да се струпват толкоз дейно, колкото студената тъмна материя, тъй че би било мъчно за тях да произведат бебешки галактики с по-малко от един милиард слънчеви маси. Студената тъмна материя няма такова ограничаване. Днешните телескопи обаче надалеч не са задоволително чувствителни, с цел да следят такива бебета; може да са нужни ново потомство още по-големи принадлежности, с цел да се приключи работата.

Когато доктор Острикър научи за работата на доктор Пандия, той означи, че вероятностите за размита тъмна материя изглеждаха все по-добре и по-добре. „ Продължавайте в същия дух “, сподели той.